Node的特點：異步IO、事件和回調(diào)函數(shù)、單線程、跨平臺（libuv）

1. nodejs模塊機制

1. 模塊定義：module、require、exports
2. 模塊實現(xiàn)：
   a. 優(yōu)先從緩存中加載：部分和核心模塊和引入過的模塊都會進行緩存，緩存的是編譯和執(zhí)行后的對象。
   b. 路徑分析和文件定位：分析模塊類型是核心模塊，路徑形式的模塊、自定義模塊，不同類型查找方式不同。
   c. 模塊編譯：編譯過程中，node對js文件進行了頭尾包裝，包裝后的代碼會通過vm原生模塊的方法進行執(zhí)行等。
3. 模塊的聯(lián)系機制：包和npm

2. 異步IO

1. 優(yōu)勢：相比同步IO，減少資源獲取等待時間，避免cpu等待浪費；相比多線程模式，不存在狀態(tài)同步、死鎖等問題。
2. 異步IO流程
   a. 事件循環(huán)：node會創(chuàng)建一個類似while的循環(huán)，每次執(zhí)行查看是否有待處理的時間，如果有取出來事件和相關(guān)回調(diào)函數(shù)并執(zhí)行。然后進入下個循環(huán)直到不再有事件處理。
   b. 觀察者：判斷是否有事件需要處理。每個事件循環(huán)有一個或多個觀察者。
   c. 請求對象：js發(fā)起調(diào)用到內(nèi)核執(zhí)行完io操作的過程中存在的中間產(chǎn)物。
   d. 執(zhí)行回調(diào)：請求對象組裝完成會放入IO線程池等待調(diào)用。
   
   整個異步IO流程.jpg
3. 非IO的異步API
   a. 定時器： setTimeout 單次，setIntesrval多次。定時器創(chuàng)建到定時器觀察者內(nèi)部，每次事件循環(huán)執(zhí)行會迭代取出定時器對象，檢查超過定時時間，就形成事件，其回調(diào)函數(shù)立即執(zhí)行。
4. node服務(wù)器高性能原因：node通過事件驅(qū)動方式處理請求，無需為每個請求分配單獨的進程或線程，沒有創(chuàng)建或銷毀進程的開銷，同時操作系統(tǒng)在調(diào)度任務(wù)時，由于線程較少，受到線程切換上下文影響較小，能使服務(wù)器在面對大量請求時，依然保持高性能。

3. 異步編程

1. 事件發(fā)布訂閱：emitter.on()、emitter.emit()
2. Promise：resolve成功處理，reject 錯誤處理
3. async await
4. 解決單線程中大量計算問題：child process

4. 內(nèi)存控制

1. v8垃圾回收和內(nèi)存限制
   a. v8內(nèi)存限制：64位系統(tǒng)下1.4GB，32位系統(tǒng)下0.7GB，可以通過命令更改內(nèi)存。做內(nèi)存限制的原因是垃圾回收耗時長，并且會引起js線程暫停，應(yīng)用的性能和響應(yīng)能力會直線下降。
   b. v8對象分配：v8中的js對象都分配在堆中
   c. v8垃圾回收機制：

1. 分代式垃圾回收機制
   新生代中的對象為存活時間較短的對象，老生代中的對象是存活時間較長或常駐內(nèi)存的對象。

   
   
   v8內(nèi)存分代.png

2. Scavenge算法
   在分代的基礎(chǔ)上，新生代中的對象主要通過scavenge算法進行垃圾回收。算法采用復制的方式實現(xiàn)垃圾回收。
   算法將新生代堆內(nèi)存一分為二，一個處于空閑（to），一個處于使用（from）。當進行對象分配時，先在from中進行分配。開始進行來及回收時將from中存活對象復制到to，非存活對象釋放，然后from和to角色互換。
   當一個對象多次復制依然存活，或to空間使用超過25%，會移動到老生代進行管理。

   
   
   V8堆內(nèi)存.png
3. Mark-sweep（標記清除）&Mark-Compact（標記移動）管理老生代
   Mark-sweep標記堆中所有活著的對象，隨后清理沒有標記的對象。清楚后會出現(xiàn)內(nèi)存不連續(xù)的情況。
   Mark-compact標記死亡對象，在整理過程中將活著的對象往一邊移動，然后清理掉邊界外的內(nèi)存。
4. 增量標記
   為了降低垃圾回收造成的停頓時間，v8從標記階段，將原本一口氣停頓完成的動作改為增量標記。

2. 閉包：實現(xiàn)外部作用域訪問內(nèi)部作用域變量的方法叫做閉包。無法立即回收內(nèi)存的情況有全局變量和閉包。
3. 堆外內(nèi)存：不是v8分配的部分，可以突破v8內(nèi)存限制。

5. Buffer

類似Array對象，操作字節(jié)，屬于堆外內(nèi)存。

6. 網(wǎng)絡(luò)編程

網(wǎng)絡(luò)模型.png

1. 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
   a. HTTP
   應(yīng)用層協(xié)議，無狀態(tài)協(xié)議。tcp以connection為單位進行服務(wù)，http以request為單位服務(wù)。http即將connection到request的過程進行了封裝。
   報文頭在報文體發(fā)送之前發(fā)送，一旦開始發(fā)送數(shù)據(jù)，設(shè)置header將不再生效。
   b. websocket
   為長鏈接，使用websocket，客戶端和服務(wù)器只需TCP鏈接即可完成雙向通信，在客戶端和服務(wù)器頻繁通信時，無需頻繁斷開鏈接和重發(fā)請求。一旦握手成功，服務(wù)器和客戶端呈現(xiàn)對等效果，都可以接收和發(fā)送信息。
   握手涉及到協(xié)議升級：客戶端建立鏈接時，通過http發(fā)起請求報文，特定協(xié)議頭（Upgrade:websocket;Connection:Upgrade）請求服務(wù)器升級協(xié)議為websocket

2. 網(wǎng)絡(luò)安全
   a. TLS/SSL

   密鑰
   為公鑰/私鑰結(jié)構(gòu)，非對稱加密。每個客戶端和服務(wù)器都有自己的公私鑰。公鑰用來加密數(shù)據(jù)，私鑰用來解密數(shù)據(jù)。在建立安全傳輸之前，客戶端和服務(wù)器要交換公鑰。node采用OpenSSL實現(xiàn)TLS/SSL。
   客戶端請求數(shù)據(jù)----服務(wù)器公鑰加密-----（傳輸）----->服務(wù)器私鑰解密
   服務(wù)器返回數(shù)據(jù)----客戶端公鑰加密-----（傳輸）----->客戶端私鑰解密

   數(shù)字證書
   解決“中間人攻擊”。數(shù)字證書中博涵了服務(wù)器名稱和主機名稱、服務(wù)器公鑰、簽名頒發(fā)機構(gòu)名稱等，在建立鏈接之前確認收到的公鑰是來自目標服務(wù)器。

   b. HTTPS服務(wù)
   工作在TLS/SSL上的http

7. WEB服務(wù)

1. 常用請求方法：get、post（更新）、put（新建）、delete、head
2. querystring模塊用于處理url ？后的查詢字符串
3. Cookie常見選項
   a. Expires，utc格式字符串，告訴客戶端cookie什么時候過期
   b. HttpOnly，不允許通過腳本操作cookie值
   c. Secure，為true，在http無效，表示在https鏈接中才被瀏覽器傳遞到服務(wù)器進行驗證。
4. Session：只存在服務(wù)器
5. xss漏洞：用戶的輸入沒有被轉(zhuǎn)義，而被直接執(zhí)行。
6. 添加緩存：
   a. 添加expire或catch-control到報文頭
   b. 設(shè)置ETags
   c. 讓ajax可緩存
7. 清除緩存，url帶版本號
8. CSRF（跨站請求偽造），攻擊者偽造成信任用戶攻擊站點，使用token解決。

8. 進程

1. 多進程架構(gòu) child_process
   child_process.fork()，實現(xiàn)進程的復制，主從模式。父子進程之間創(chuàng)建IPC通道，進行父子進程通信。在系統(tǒng)內(nèi)核層面完成通信，不經(jīng)過實際的網(wǎng)絡(luò)層。

let fork = require('child_process').fork;
let cpus = require('os').cpus();
for (let i = 0; i < cpus.length; i++) {
    // server start
    fork('./worker.js');
}

主從模式.png

2. cluster
   cluster就是child_process和net模塊的組合應(yīng)用。cluster啟動時，內(nèi)部會啟動TCP服務(wù)器，在cluster.fork()子進程時，將TCP服務(wù)器socket描述符發(fā)送給工作進程。

參考書籍：《深入淺出Nodejs》